Wat u te weten komt:
- Poging van Lotus om tegen 2030 een EV met hot-swappable-batterij beschikbaar te hebben voor LeMans.
- Succes van het battery-as-a-service (BaaS)-model van autoconstructeur NIO.
- China’s standaardisatie-inspanningen met betrekking tot het verwisselen van accu’s.
Lotus onthulde een ontwerpstudie gericht op een elektrische enduranceracer – het doel is om het te laten concurreren op Le Mans en andere circuits voor het seizoen 2030. Onder de geplande innovaties van de Lotus E-R9 is een elektromotor voor elk wiel en vliegtuigachtige carrosseriepanelen die hun vorm naar behoefte kunnen veranderen om minimale luchtweerstand op de rechte stukken en maximale downforce in de bochten te leveren.
Van alle voorgestelde functies was het het meest merkwaardig dat de ingenieurs van Lotus kozen voor een hot-swappable batterij die kan worden vervangen door een pitcrew, met een beetje mechanische hulp, op een vergelijkbare manier als waarop brandstof wordt bijgevuld.
De ER-9 Le Mans-conceptracer van Lotus heeft beweegbare aerodynamische oppervlakken en een volledig verwisselbaar accupakket.
Tijdens een Le Mans-race stopt een auto ongeveer elke 45 minuten om te tanken, ongeveer 30 keer in totaal. Dit betekent dat een auto ongeveer 100 mijl moet kunnen rijden voordat hij moet tanken om concurrerend te zijn. De batterijtechnologie is echter pas zo ver gevorderd dat het zinvol is voor kortere races (ongeveer 45 minuten), zoals in de huidige Formule E-serie. Lotus verwacht dat het probleem in 2030 zal zijn opgelost.
“De energiedichtheid en vermogensdichtheid van accu’s ontwikkelen zich van jaar tot jaar aanzienlijk. Vóór 2030 hebben we batterijen met gemengde celchemie die het beste van twee werelden bieden, evenals de mogelijkheid om batterijen ‘hot-swap’ te maken tijdens pitstops”, zegt Louis Kerr, lid van het E-R9-ontwikkelingsteam en hoofdplatformingenieur voor de Lotus Evija, een elektrische sportwagen met beperkte productie en de eerste EV die door het bedrijf wordt geïntroduceerd en geproduceerd.
Het idee dat een auto kan worden ontworpen rond het idee van hot-swappable batterijen om veel sneller “bijtanken” mogelijk te maken, is niet nieuw. Inderdaad, in 2013, Elon Musk toonde Tesla’s batterij-swapping technologie op zijn Model S. Echter, toen Tesla een batterij-swapping station in Californië opende, bereid om de energiecellen van een voertuig om te ruilen voor volledig opgeladen exemplaren in plaats van te vertrouwen op snellaadstations, verwierpen eigenaren het verwisselbare batterij concept. Slechts een klein aantal auto’s werd binnengebracht om batterijen te verwisselen.
Succesvol verwisselen in China
Niettemin lijkt het idee te werken in China, de grootste EV-markt ter wereld met 3,1 miljoen elektrische voertuigen in actief gebruik. NIO, een beursgenoteerde automaker opgericht in 2014 en gevestigd in Shanghai, slaagt met een batterij-swap business model. Klanten van het Chinese merk kunnen alleen het voertuig kopen, kiezen voor BaaS (Battery as a Service) en kiezen het beste accupakket voor hun behoefte: 70 kWh of het nieuwere 100-kWh pack, bijvoorbeeld.
Batterij-swapping brengt ook de mogelijkheid met zich mee dat, aangezien consumenten de batterij niet zullen bezitten – deze zal worden geleased totdat deze wordt verwisseld – automakers de totale kosten van de EV kunnen verlagen. Batterijen zijn een van de duurste onderdelen van een elektrisch voertuig. Het BaaS-abonnementsmodel van NIO bijvoorbeeld koppelt de batterijkosten los van de aankoopprijs van zijn voertuigen. Met het BaaS-model kunnen klanten de NIO ES8-, ES6- of EC6-voertuigen zonder batterij kopen, batterijen van verschillende capaciteiten huren en de batterijvergoeding maandelijks betalen volgens hun werkelijke behoeften.
Afgebeeld is een NIO-batterij in het batterijwisselstation van het bedrijf.
Het batterij-niet-inbegrepen-programma van NIO voor zijn 70-kWh batterij kan kopers 10.000 dollar besparen op de prijs van een voertuig. Momenteel kost een 70-kWh pack ongeveer $145 per maand.
Gedreven door een 100-kWh batterij, kan de actieradius van NIO-modellen nu oplopen tot 615 km (382 mijl). De aankoop van een NIO-auto met de 100-kWh batterij met behulp van BaaS resulteert in een RMB 128.000 ($ 19.732) afgetrokken van de prijs van de auto met een batterij abonnement vergoeding van RMB 1.480 ($ 228) per maand.
NIO is geslaagd op een manier die geen enkele andere autofabrikant ter wereld tot nu toe heeft gedaan. Zijn EV-batterij-wisseldienst in China, NIO Power genoemd, heeft de 1,1 miljoen uitwisselingen overschreden. NIO heeft ook de omvang van zijn batterijwisselnetwerk uitgebreid tot 158, met plannen om er in 2021 nog eens 300 te bouwen, aangezien de automaker verschillende overeenkomsten heeft ondertekend die zijn ontworpen om dit aantal nog verder uit te breiden.
NIO heeft bijvoorbeeld een overeenkomst met State Grid EV Service, een eenheid van China’s staatsdistributeur voor elektriciteit, om 100 stations in heel China te bouwen en een strategische samenwerkingsovereenkomst met een toonaangevende Chinese meubelverkoper, Red Star Macalline, om gezamenlijk EV-oplaad- en batterijwisselstations te bouwen. In het kader van deze laatste overeenkomst zullen de twee partijen dit jaar samen 60 van dergelijke stations bouwen.
NIO bouwde zijn eerste batterij-swapstation in mei 2018. Elk station heeft vijf plekken voor verwisselbare batterijen. Het duurt gemiddeld drie tot vijf minuten om lege batterijen te vervangen door volledig opgeladen batterijen bij een NIO Power Swap-station. Dat is ongeveer dezelfde tijd die het kost om benzine te tanken bij een benzinestation.
Het laatste van NIO
Op de NIO-dag die begin januari werd gehouden, lanceerde het bedrijf zijn 150-kWh-batterijpack en tweede-generatie batterij-ruilstation.
Het nieuwe batterijpakket verhoogt de energiedichtheid tot 360 Wh/kg dankzij een hybride elektrolyt, een anorganische Si/C-composietanode en een nano-gecoate kathode met hoog nikkelgehalte. Met deze batterij zou de actieradius van de nieuwe ES8 toenemen tot 850 km, die van de ES6 tot 900 km, die van de EC6 tot 910 km en die van de ET7 tot 1.000 plus km.
NIO’s batterijwisselstation van de tweede generatie kan 13 batterijen herbergen, waardoor tot 312 wisseldiensten per dag mogelijk zijn. NIO zei dat het verwacht dat het aantal van zijn batterij-swapping stations in China tegen het einde van 2021 500 zal bedragen. BaaS bestrijkt nu 64 steden in China en NIO bouwt elke week een nieuw batterij-swappingstation in China.
Naast NIO werken BAIC BJEV, de elektrische-voertuigeenheid van Beijing Automotive Group (BAIC) en State Grid EV, een Chinees elektrisch nutsbedrijf in handen van de staat, samen aan de batterij-swapping business met het doel om gezamenlijk 100 batterij-swappingstations op te zetten en niet minder dan 10.000 voertuigen te bedienen die worden aangedreven door verwisselbare batterijen vóór juni 2021.
Rol van de overheid
Een van de struikelblokken voor een volwaardige poging om batterijruil in China wijdverbreid te maken, is dat China’s ministerie van Financiën dit jaar de subsidies voor EV’s met 20% heeft verlaagd; het standaardbedrag dat vorig jaar aan kopers werd terugbetaald, was ruwweg 18.000 RMB ($ 2.800). Die korting wordt nu teruggebracht tot ongeveer 2.220 dollar. De subsidiesteun van Peking moet uiterlijk in 2022 worden afgebouwd.
Om een veilig batterijwisselproces te garanderen, heeft de Chinese regering gewerkt aan de standaardisering van batterijwisseldiensten, met als doel gemeenschappelijke industrienormen voor de procedure vast te stellen. Dit is belangrijk omdat de Chinese EV-makers die batterijwisseldiensten aanbieden, waaronder BJEV en NIO, verschillende batterijmodellen hebben, wat betekent dat EV-eigenaren hun batterijen alleen in het station van hun eigen merk kunnen verwisselen.
De technische naleving die nodig is om meerdere soorten batterij-aangedreven voertuigen te bedienen, is moeilijk. Het kan echter worden overwonnen werken met iets als een taxivloot waarin alle van de taxi’s zijn hetzelfde.
Als gevolg hiervan verwachten industriewaarnemers te zien batterijverwisseling aanslaan met robo-taxi en gedeelde eigendom vloten. Bijvoorbeeld, China’s grootste maker van puur elektrische auto’s, BAIC BJEV, is eigenaar van 206 batterij-swap stations in 19 steden in China. De stations dienen voornamelijk de taxivloot van het bedrijf.
Ook Bluepark Intelligence Energy Technology Company, zelf een spin-off van batterijtechnologie van de BAIC-bedrijvengroep, heeft naar verluidt 187 stations voor het verwisselen van batterijen in 15 Chinese steden. Bluepark richt zich vooral op de taxipopulatie en op netwerken voor autodelen; het bedient 16.000 elektrisch aangedreven taxi’s. Een van de investeerders in BluePark Intelligence is SK Future Energy Shanghai, een volledige dochteronderneming van SK Innovation uit Korea, dat op zijn beurt deel uitmaakt van het Koreaanse conglomeraat SK Group.